芯耀
3548
一、前言
1.1 項(xiàng)目背景
根據(jù)美國(guó)玩具協(xié)會(huì)在一項(xiàng)研究中，過(guò)去幾年全球玩具銷售增長(zhǎng)與GDP的世界平均水平大致相同。但全球玩具市場(chǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)占據(jù)了巨大的位置變化：傳統(tǒng)玩具的市場(chǎng)份額正在下降，高科技電子玩具正在蓬勃發(fā)展。全球玩具市場(chǎng)的高科技電子游戲2010年的年銷售額增長(zhǎng)了67％，但傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長(zhǎng)了1％。
2001年，十大最受歡迎的圣誕玩具之一有電子玩具。智能系統(tǒng)之前在很多領(lǐng)域，如智能工程、IT、集成引擎及行業(yè)整合正在討論，就必須變得更聰明?？梢?jiàn)傳統(tǒng)的控制概念不能滿足用戶的需求，并與這些傳統(tǒng)的控制相關(guān)的智能控制提高了一般的優(yōu)勢(shì)和較好滿足人的需求。人工智能和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，智能控制領(lǐng)域取得了很大的創(chuàng)新。因此，找到并使用遠(yuǎn)程控制和智能技術(shù)非常重要。而且市場(chǎng)價(jià)值超群。
智能汽車是一種識(shí)別的多功能智能設(shè)備決策的自主水平的機(jī)械設(shè)計(jì)，信息技術(shù)和人工智能領(lǐng)域的主動(dòng)管理的環(huán)境中。它可分為三個(gè)部分：一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件，所述檢測(cè)傳感器和所述控制器的一部分。分別在物流運(yùn)輸方面發(fā)揮軍事，安全檢查和破壞程度進(jìn)行評(píng)估的應(yīng)用的作用。
1.2 小車的現(xiàn)狀
【1】國(guó)內(nèi)：在上世紀(jì)80年代末，中國(guó)開(kāi)始研究智能車，幾十年的研究后，取得了一些階段性成果。7B.8智能車輛系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)等多所院校聯(lián)合硏制,屬于軍用室外智能車輛,于1995年底通過(guò)驗(yàn)收。
【2】國(guó)外：智能車輛的研發(fā)在國(guó)外的很多機(jī)構(gòu)都得到了很大的創(chuàng)新，尤其是在科學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域,獲得了更進(jìn)一步的擴(kuò)展，研發(fā)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，其中具有代表性的智能車輛包括:
美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所研制的Navlab系列智能車輛系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的車體采用 Pontiac運(yùn)動(dòng)跑車，其傳感器系統(tǒng)包括視覺(jué)、差分GPS系統(tǒng)。
德國(guó) Vamos—P智能車輛系統(tǒng)該傳感器系統(tǒng)包括兩個(gè)有源雙筒望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)配置PZSA相機(jī)4種顏色，三個(gè)線性加速度計(jì)和角慣性傳感器改變狀態(tài)轉(zhuǎn)速計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)量裝置。驅(qū)動(dòng)方向包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，液壓制動(dòng)器和電子節(jié)氣門。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，控制器主要用在控制電機(jī)，并通過(guò)有關(guān)的傳感器處理通道的軌道信息，將處理信號(hào)傳送給控制器，然后通過(guò)控制器可以進(jìn)行相應(yīng)的處理，以此用來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的前進(jìn)和后退，確保在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)能夠進(jìn)行躲避障礙和尋找痕跡還有加速減速等等動(dòng)作。
供應(yīng)鏈管理為核心的系統(tǒng)，在汽車的道路的控制，以達(dá)到他們的目標(biāo)。 我們的系統(tǒng)進(jìn)行完整的分析，關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)車輛控制，但此刻，微控制器已經(jīng)顯示出它的優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單，方便，快捷。
STM32具有低功耗，高時(shí)鐘速度和短中斷延遲的特點(diǎn)。 CORTEX-M3是一款32位ARM7系列處理器，包括處理器內(nèi)核，內(nèi)存單元，總線接口和跟蹤調(diào)試單元。本設(shè)計(jì)中使用的STM32 F103ZET6微控制器直接用于最小的開(kāi)發(fā)板，便于學(xué)習(xí)和使用。STM32F103功能及特點(diǎn)。
功能包含內(nèi)核（ARM 32位的Cortex?-M3 CPU）、儲(chǔ)存器、時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理、 低功耗、 2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 1μs轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)16個(gè)輸入通道)、 DMA、多達(dá)80個(gè)快速I/O端口、 調(diào)試模式、多達(dá)7個(gè)定時(shí)器、多達(dá)9個(gè)通信接口、CRC計(jì)算單元， 96位的芯片唯一代碼。
特點(diǎn)是集成了強(qiáng)大的硬件系統(tǒng)，使其在工作中消耗更少的電力。它是一個(gè)16/32位混合編碼指令，可以與拇指指令兼容。NVIC是CORTEX-M3的緊密耦合部分，可配置240個(gè)中斷并分為256個(gè)優(yōu)先級(jí)，CORTEX-M3還使用尾鏈技術(shù)，使得背對(duì)背中斷響應(yīng)僅6個(gè)時(shí)鐘周期，因此中斷響應(yīng)更迅速。
MPU是處理器中的存儲(chǔ)模塊，通過(guò)定義和檢查存儲(chǔ)區(qū)域的屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。調(diào)試訪問(wèn)接口可以用作串口或串行JTAG調(diào)試端口。串口調(diào)試端口只能通過(guò)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)兩個(gè)引腳進(jìn)行調(diào)試，以保證低成本。
STM32處理器分為標(biāo)準(zhǔn)化、增強(qiáng)型和最新產(chǎn)品。STM32 F101為標(biāo)準(zhǔn)型，頻率為36兆赫 ；STM32 F103是增強(qiáng)型，頻率為72兆赫，STM32 F105和STM32 F107是最新的系列產(chǎn)品，增加了USB和以太網(wǎng)接口。
依據(jù)如上的分析，選擇P89C51 RAM單片機(jī)為這個(gè)設(shè)計(jì)的主要控制裝備，使用STM32芯片作為設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)芯片。由于其存儲(chǔ)性能強(qiáng)，功耗小，能滿足復(fù)雜編程功能的要求，且成本較低，對(duì)于這種設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是綽綽有余。
2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
2.2.1 供電方式
方案一：采用單電源同時(shí)提供單片機(jī)和直流電機(jī)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是減小了機(jī)身的重量，操作簡(jiǎn)單。這會(huì)讓單片機(jī)的波動(dòng)變得很大，影響到單片機(jī)的性能，穩(wěn)定性變得不高。
方案二：采用雙電源供電，通過(guò)兩個(gè)外界移動(dòng)電源進(jìn)行供電，該方案的優(yōu)點(diǎn)是減小了波動(dòng)，穩(wěn)定性更好，可以更好地操作汽車。
方案三：多電池串聯(lián)供電。由于單片機(jī)的工作電壓在5V左右，直流電壓也小，可以通過(guò)電池供電，使電池串聯(lián)連接，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
綜合考慮，使用第二方案。
2.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)方式
功率晶體管用作功率放大器的輸出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)DC電動(dòng)機(jī)。 線性控制電路的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，原理簡(jiǎn)單，加速度強(qiáng)。 方案H橋達(dá)林頓配置。 達(dá)林頓微處理器控制，可調(diào)孔隙率操作狀態(tài)切換時(shí)，電機(jī)速度的更精確的控制。
從電路的管道飽和效率關(guān)模式是非常高的。H型橋式電路確保了速度和方向的簡(jiǎn)單控制。電子管的開(kāi)關(guān)速度非?？欤€(wěn)定性很強(qiáng)。它是一種廣泛應(yīng)用的PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有很多芯片。我選擇了L298N。該實(shí)施例具有優(yōu)異的特性的頭速度，平滑控制，一個(gè)寬的速度范圍，大的過(guò)載可承受頻繁的沖擊載荷也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)地頻繁很快開(kāi)始，制動(dòng)和扭轉(zhuǎn)等。 因此，我們決定使用的功率晶體管作為發(fā)動(dòng)機(jī)功率放大器DC的輸出控制。
圖2.1.1 H橋式電路
圖2.2.2 L298N
2.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇
方案一：DC電機(jī)的使用具有硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用額定的直流電壓時(shí)，速度變化不大，調(diào)速性能很好，性價(jià)比很高。對(duì)于小車，它可以很好地控制。
方案二：步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)角輸出，只要應(yīng)用合適的脈沖序列，電機(jī)就可以按照人們預(yù)定的速度或方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，控制速度很慢，但軟件程序的編程是一個(gè)比直流電機(jī)更復(fù)雜。
所以我選擇方案一，好控制且性價(jià)比高。
2.3 循跡模塊
方案一：這個(gè)模塊使用了兩個(gè)紅外對(duì)管(如圖2.3)，分別放在小車車前左右兩邊，由光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)情況可知，來(lái)控制小車的行駛和轉(zhuǎn)向，通過(guò)測(cè)試表明，只要合理的安排兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)的位置，就可以達(dá)到循跡的功能。
方案二：使用三對(duì)紅外管，其中的兩個(gè)紅對(duì)外管可以檢測(cè)到黑線。 在黑線軌道之后，汽車將立即調(diào)整到中心燈開(kāi)關(guān)的方向，再次檢測(cè)黑線，即返回軌道。那么它就會(huì)再次沿著黑線行駛。但是，現(xiàn)場(chǎng)的觀察表明，小車在尋機(jī)的過(guò)程中會(huì)左右搖擺，雖然可以正確的尋跡，但是成本和穩(wěn)定性都無(wú)法和第二方案相比較。
通過(guò)比較，我選取第二種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)循跡
圖2.3 紅外對(duì)管
2.4 避障模塊
2.4.1 紅外線避障
方案一：在小車的中央使用紅外線管。安裝容易，可以檢測(cè)障礙物的存在，但很難確定汽車是否會(huì)在水平方向上與障礙物碰撞，不容易使汽車做出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向反應(yīng)。最終沒(méi)有采納這個(gè)方案。
方案二：車輛的前部的兩側(cè)布置了兩個(gè)紅外線管，平行于機(jī)器方向。 它可以精確地確定車輛和障礙，和及時(shí)響應(yīng)的相對(duì)距離和方向。缺點(diǎn)是對(duì)硬件要求較高，且成本比較大。
方案三：在小車的右側(cè)使用紅外線管。通過(guò)對(duì)該方案的測(cè)試，可以避免障礙物，充分利用資源而不浪費(fèi)。但是在右側(cè)會(huì)有部分死角，不利于小車完美避障。最終沒(méi)有采納這個(gè)方案。
方案四：把一個(gè)包括有舵機(jī)的紅外線管裝置在小車的頭部。借助旋轉(zhuǎn)的功能可以全方位的了解四周的情況并及時(shí)作出反應(yīng)，缺點(diǎn)就是我們需要安裝舵機(jī)，并編寫多個(gè)程序使它運(yùn)行，這就加大了工作負(fù)擔(dān)。并且需要制作不宜過(guò)重的舵機(jī)，還要是其旋轉(zhuǎn)角度為最佳，工作過(guò)程過(guò)于麻煩，故未選擇該方案。
所以采用第二種。
2.4.2 超聲波避障
方案一：串聯(lián)電阻轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。
方案二：靜態(tài)可控整流器。V-M系統(tǒng)簡(jiǎn)稱。
方案三：脈寬調(diào)制系統(tǒng)。
旋轉(zhuǎn)式交流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流發(fā)電機(jī)改變直流電動(dòng)機(jī)，并由需要速度控制的直流電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)供電。發(fā)電機(jī)的輸出電壓可以通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度被改變。
如果激勵(lì)變化的側(cè)電流 輸出電壓的極性是從電機(jī)的極性不同。因此，G-M系的可逆操作可以是相對(duì)簡(jiǎn)單的。 該系統(tǒng)需要一個(gè)可變旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)單元，其包括具有相同容量的電動(dòng)機(jī)速度控制的至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械。它還需要一個(gè)激勵(lì)發(fā)生器。但他的裝備很笨重。成本高，效率低，維護(hù)不實(shí)用。而且由于技術(shù)落后，因此不需要擱置。
V-M系統(tǒng)是直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 有許多類型，例如：?jiǎn)蜗啵?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1572836.html">三相或更多，相位，半波，交替，半控制，總控制等，它們可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的速度控制。 V-M系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦浴Ｋ辉试S反向電流引起系統(tǒng)的可逆操作。另一個(gè)缺點(diǎn)是高操作和維護(hù)條件。最后，如果系統(tǒng)以低速運(yùn)行，其功率將非常低，此時(shí)產(chǎn)生的高諧波電流將損壞附近的電氣設(shè)備。
晶閘管與相位無(wú)關(guān)。當(dāng)晶閘管跳閘時(shí)，電源電壓會(huì)施加到電機(jī)上。當(dāng)晶閘管斷開(kāi)時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)在二極管中流動(dòng)，并且通過(guò)它的電壓接近零。脈沖寬度調(diào)制（PWM）。脈沖具有恒定的周期，并且僅改變?yōu)榫чl管指定的時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)連續(xù)速度。
與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）由于PWM速度控制系統(tǒng)的高頻開(kāi)關(guān)，只能通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電感濾波器獲得小的DC紋波電流。由于上述現(xiàn)有的信號(hào)系統(tǒng)，V-M的系統(tǒng)，具有相同的平均電流相對(duì)小的熱機(jī)。
（2）由于開(kāi)關(guān)頻率高，如果快速響應(yīng)匹配到發(fā)動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)能夠是寬帶，響應(yīng)速度快，因此，良好的性能，動(dòng)感較強(qiáng)的抗干擾能力。
根據(jù)上述的綜合比較，和發(fā)動(dòng)機(jī)控制能力，并在這種設(shè)計(jì)中的DC馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)的發(fā)展方向，該設(shè)計(jì)依賴于調(diào)節(jié)PWM輸出的速度，以一個(gè)小的計(jì)算機(jī)芯片的單MEGA16，從而可以實(shí)現(xiàn)更好的控制EF。FECT與LM29芯片相結(jié)合。在避開(kāi)障礙物的過(guò)程中，電機(jī)也可以通過(guò)直接控制LM29 8芯片來(lái)控制。操作方便，易于翻轉(zhuǎn)和倒退功能。
所以我選擇了方案三。
2.5 遙控變速系統(tǒng)
本課題要求智能小車可以遙控可變速，所以加上遙控系統(tǒng)。
在本課題中利用按鍵和LCD1602結(jié)合進(jìn)而改變小車的速度問(wèn)題。這樣可以減輕負(fù)擔(dān)且更加直接的改變小車的速度。
2.6 LCD1602液晶顯示模塊
在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。我使用的液晶的顯示部，許多電子產(chǎn)品，如計(jì)算器，萬(wàn)用表，數(shù)字時(shí)鐘，和許多消費(fèi)電子產(chǎn)品，數(shù)碼屏幕基材以及特殊字符和圖形的通道。 人與機(jī)器在單芯片微型計(jì)算機(jī)之間的通信接口， 一般輸出模式如下：管發(fā)光管，LED數(shù)字顯示，屏幕流體。
液晶顯示器的好處如下：顯示質(zhì)量高，由于每個(gè)點(diǎn)都保持液晶彩色LCD，在接收到信號(hào)亮度后，產(chǎn)生耐用性，不像陰極射線管供電（CRT），需要不斷更新新的亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。而且其數(shù)字式接口體積小、重量輕功耗低 。
另一方面，LCD的功耗主要在其內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)器的IC器件上消耗，因此比其他監(jiān)視器消耗更少的能量。
2.6.1 液晶顯示簡(jiǎn)介
- 液晶顯示原理
液晶顯示器的原理依賴于液晶的物理特性。通過(guò)控制其顯示區(qū)域中的電壓，存在電子顯示器，即可以顯示圖像。其中，適用于LSI直接控制且易于操作的低厚度液晶顯示器廣泛用于移動(dòng)通信設(shè)備的許多領(lǐng)域，例如筆記本電腦，數(shù)碼相機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理。
- 液晶顯示器的分類
LCD的分類方法有很多種，根據(jù)顯示的不同，可以分為段類型，字符類型，點(diǎn)陣類型等。除了黑白顯示外，LCD還具有多級(jí)彩色顯示屏。如果按行為方式劃分，則可分為靜態(tài)（靜態(tài)），簡(jiǎn)單矩陣（簡(jiǎn)單矩陣）和有源矩陣（有源矩陣）。
字符的顯示用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。
1602字符型LCD簡(jiǎn)介
液晶顯示單元是專門用于顯示字母，數(shù)字，符號(hào)等的點(diǎn)陣LCD顯示器。目前常用161，162，202和402行等的模塊。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖2.6.1和2.6.2：
圖2.6.1
圖2.6.2 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖
2.6.2 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能
1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：
顯示容量:16×2個(gè)字符
芯片工作電壓:4.5—5.5V
工作電流:2.0mA(5.0V)
模塊最佳工作電壓:5.0V
字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
引腳功能說(shuō)明：
各引腳接口說(shuō)明如表1所示:
| 編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說(shuō)明 | 編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說(shuō)明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VSS | 電源地 | 9 | D2 | 數(shù)據(jù) |
| 2 | VDD | 電源正極 | 10 | D3 | 數(shù)據(jù) |
| 3 | VL | 液晶顯示偏壓 | 11 | D4 | 數(shù)據(jù) |
| 4 | RS | 數(shù)據(jù)/命令選擇 | 12 | D5 | 數(shù)據(jù) |
| 5 | R/W | 讀/寫選擇 | 13 | D6 | 數(shù)據(jù) |
| 6 | E | 使能信號(hào) | 14 | D7 | 數(shù)據(jù) |
| 7 | D0 | 數(shù)據(jù) | 15 | BLA | 背光源正極 |
| 8 | D1 | 數(shù)據(jù) | 16 | BLK | 背光源負(fù)極 |
表2.6.1 引腳接口說(shuō)明表
2.6.3 1602LCD的指令說(shuō)明
1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2所示：
| 序號(hào) | 指令 | RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 清顯示 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 光標(biāo)返回 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * |
| 3 | 置輸入模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/D | S |
| 4 | 顯示開(kāi)/關(guān)控制 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B |
| 5 | 光標(biāo)或字符移位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | * | * |
| 6 | 置功能 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | * | * |
| 7 | 置字符發(fā)生存貯器地址 | 0 | 0 | 0 | 1 | 字符發(fā)生存貯器地址 | |||||
| 8 | 置數(shù)據(jù)存貯器地址 | 0 | 0 | 1 | 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 | ||||||
| 9 | 讀忙標(biāo)志或地址 | 0 | 1 | BF | 計(jì)數(shù)器地址 | ||||||
| 10 | 寫數(shù)到CGRAM或DDRAM） | 1 | 0 | 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 | |||||||
| 11 | 從CGRAM或DDRAM讀數(shù) | 1 | 1 | 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 |
表2.6.2 控制命令表
1602液晶模塊通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）
2.6.4 1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表
LCD模塊運(yùn)行緩慢，因此在執(zhí)行每條命令前檢查模塊的忙標(biāo)志，將其設(shè)置為低電平表示它不忙，否則命令無(wú)效。要顯示其指示器模塊，字符顯示的第一個(gè)字符輸入字符顯示地址，圖2.6.3是1602的內(nèi)部顯示地址。
圖2.6.3 1602LCD內(nèi)部顯示地址
當(dāng)初始化設(shè)置在液晶模塊，其中所述第一顯示模式時(shí)，光標(biāo)自動(dòng)地移動(dòng)到右側(cè)，如果液晶顯示單元的符號(hào)，無(wú)需人工干預(yù)。 前每個(gè)命令輸入被定義為液晶模塊處于繁忙狀態(tài)。
1602 LCD模塊在字符生成存儲(chǔ)器（CGROM）中存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符，如圖2.6.4所示。這些字符是：日語(yǔ)假名等，每一個(gè)字符具有固定的代碼，如英文大寫字母“代碼”是01000001b（41H）時(shí)，模塊顯示在41H的圖矩陣字符。我們就能看到字母“A”。
圖2.6.4 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖
2.6.5 1602LCD的一般復(fù)位過(guò)程
延時(shí)15mS
寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）
延時(shí)5mS
寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）
延時(shí)5mS
寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）
以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)
寫指令38H：顯示模式設(shè)置
寫指令08H：顯示關(guān)閉
寫指令01H：顯示清屏
寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置
寫指令0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置
2.7 機(jī)械系統(tǒng)
本設(shè)計(jì)要求汽車的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡(jiǎn)單，三輪運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有上述特點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)部分：由于玩具車的直流電機(jī)功率小，車內(nèi)裝有電池、電機(jī)和電子設(shè)備，使電機(jī)負(fù)荷較重。為了使汽車平穩(wěn)地起動(dòng)和平穩(wěn)地行駛，在直流電動(dòng)機(jī)和輪軸之間安裝了三個(gè)減速齒輪。
電源部分：利用兩個(gè)外接電源。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分主要由單芯片L29 8N和ATMEGA16芯片連接，ATMGA16芯片直接與驅(qū)動(dòng)電路相連。M軸承電壓，7和805，電機(jī)電壓，選擇12V電源）電源電壓輸入端子。L29 8N可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，最大輸出電流為2A，以其性能和價(jià)格好，選用L29 8N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L29 8N芯片如圖2-3所示，為了達(dá)到控制停止電機(jī)的目的。ATMEGA16的兩個(gè)PB4和PB5端口直接連接到L29 8N的兩個(gè)啟用的ENA和ENB端子。L29 8N的四個(gè)輸出端子直接連接到兩個(gè)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
三、硬件設(shè)計(jì)
3.1 總體設(shè)計(jì)
智能車由后輪驅(qū)動(dòng)，后輪由兩側(cè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。前兩個(gè)輪子的速度被制作和停止以控制轉(zhuǎn)向。前輪是萬(wàn)象車輪，起支撐作用。跟蹤光電管分別安裝在車身的左右兩側(cè)。如果左傳感器從黑線，主命令中心接收信息左側(cè)晶圓控制輪上的電機(jī)停止工作，同時(shí)右側(cè)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行這樣使小車左向左行使。當(dāng)右側(cè)右側(cè)的傳感器感受到黑線時(shí)，主控制芯片控制和左側(cè)相同原理，這使小車向右行駛就和向左相同。
避障原理與直線相同。小車按尋跡路線行走，3個(gè)超聲波傳感器檢測(cè)，檢測(cè)前方是否有障礙物，當(dāng)有障礙物，停止，沒(méi)有障礙物，前進(jìn)；前方有障礙，左右兩邊檢測(cè)，哪邊檢測(cè)距離大，往那邊走，按鍵設(shè)置前方障礙的最小距離；在避障模式下，按鍵設(shè)置最小轉(zhuǎn)彎半徑，小于轉(zhuǎn)彎半徑視為不能轉(zhuǎn)彎，小車原地后退，然后停車由此來(lái)避免障礙物做到避障功能。
3.2 驅(qū)動(dòng)電路
H橋發(fā)動(dòng)機(jī)電路集成在L298上面 ，因此我們可以借助該集成電路來(lái) 驅(qū)使發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)引擎通常使用H橋發(fā)動(dòng)機(jī)電路，因此L298N能夠用于驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖3.2.1 L298N引腳圖
圖3.2.2原理圖
3.3 主控制電路
這個(gè)模塊主要針對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行了分析，并給出PWM波形來(lái)控制電機(jī)啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度和停下。并重新檢測(cè)障礙物報(bào)警等功能。
圖3.5.1原理圖
四、軟件設(shè)計(jì)
4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序
#include "stm32f10x.h"
#include "SZ_STM32F103C8_LIB.h"
#include "LCD1602.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "adc.h"
#include "ultrasonic.h"
u16 count = 0; //定時(shí)器計(jì)數(shù)
u32 juli_up = 200; //最小距離
u16 juli_Q = 0;
u16 juli_Z = 0;
u16 juli_Y = 0;
u16 juli = 0; //距離設(shè)定
u32 temp;
u8 start = 0; //0手動(dòng) 1自動(dòng)
//停止
void stop()
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);
}
//前進(jìn)
void qianjin()
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);
}
//后退
void houtui()
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);
}
//左轉(zhuǎn)
void zuozhuan()
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);
}
//右轉(zhuǎn)
void youzhuan()
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);
}
4.2 尋跡程序
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
if(start==1)
{
count++;
//超聲波距離判斷 低于最小距離
if(juli<juli_up)
{
stop(); //停止
}
else
{
if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==0)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==0))
{
if(count%2==0)
qianjin();//前進(jìn)
else
stop(); //停止
}
else if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==1)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==0))
{
if(count%2==0)
zuozhuan(); //左轉(zhuǎn)
else
stop(); //停止
}
else if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==0)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==1))
{
if(count%2==0)
youzhuan(); //右轉(zhuǎn)
else
stop(); //停止
}
else
{
stop(); //停止
}
}
}
}
}
int main(void)
{
delay_init(); //初始化定時(shí)器
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
LCD_1602Init(); //初始化lcd1602
GPIO_Configuration(); //GPIO初始化
Ultran_Init(); //超聲波初始化
delay_ms(500);
TIM3_Int_Init(20,35999); //10ms
while (1)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0)
{
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)==0);//等待按鍵抬起
set_juli(); //設(shè)置距離
}
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)==0)
{
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)==0);//等待按鍵抬起
start = 1; //循跡模式
}
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1)==0)
{
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1)==0);//等待按鍵抬起
start = 2; //行走
}
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)==0)
{
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)==0);//等待按鍵抬起
start = 0;
}
Ultra_Ranging1(&temp); //獲取距離
juli_Q = temp;
if(start==2)
{
Ultra_Ranging2(&temp); //獲取距離
juli_Z = temp;
Ultra_Ranging3(&temp); //獲取距離
juli_Y = temp;
}
display(); //顯示界面
delay_ms(100);
}
}
4.3 避障程序
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
if(start==1)
{
count++;
//超聲波距離判斷 低于最小距離
if(juli<juli_up)
{
stop(); //停止
}
else
{
if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==0)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==0))
{
if(count%2==0)
qianjin();//前進(jìn)
else
stop(); //停止
}
else if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==1)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==0))
{
if(count%2==0)
zuozhuan(); //左轉(zhuǎn)
else
stop(); //停止
}
else if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_15)==0)&&(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_9)==1))
{
if(count%2==0)
youzhuan(); //右轉(zhuǎn)
else
stop(); //停止
}
else
{
stop(); //停止
}
}
}
}
}
